以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<1.一実施形態に係る粉粒体輸送システム>
<1−1.粉粒体輸送システムの構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る粉粒体輸送システム1の概略図である。粉粒体輸送システム1は、材料供給部2、気流発生部3、計量部4、撹拌装置5、輸送部6、粉粒体輸送先7、および制御部10を有する。本実施形態の粉粒体輸送システム1は、材料供給部2から供給された粉粒体材料を計量部4にて計量し、計量後の粉粒体材料を、撹拌装置5において撹拌した後、粉粒体輸送先7へと気力輸送する。
材料供給部2は、第1材料供給部21および第2材料供給部22を有する。第1材料供給部21は、主材である樹脂ペレットを計量部4の後述する計量ホッパ41に供給する。第2材料供給部22は、マスターバッチ等の添加剤を計量部4の計量ホッパ41に供給する。以下では、第1材料供給部21により供給される粉粒体材料を第1材料、第2材料供給部22により供給される粉粒体材料を第2材料と称する。
第1材料供給部21は、第1材料供給源211、第1原料ホッパ212、第1供給配管213およびスクリューフィーダ214を有する。第1材料供給源211には、第1材料が貯蔵されている。第1原料ホッパ212は、第1材料供給源211から供給された第1材料が一時的に貯留される第1材料貯留部である。第1原料ホッパ212の上部には、第1材料が所定の高さまで達したか否かを検知する第1レベルセンサ215が設けられる。本実施形態では、第1レベルセンサ215は、第1原料ホッパ212が満杯であるか否かを検知する。
第1供給配管213は、第1材料供給源211の下端部と第1原料ホッパ212とを連結する、気力輸送用の配管である。スクリューフィーダ214は、第1原料ホッパ212の内部に貯留された第1材料を、供給量を調節しつつ計量部4へ供給する供給手段である。スクリューフィーダ214は、制御部10によりその動作が制御される。
第2材料供給部22は、第2材料供給源221、第2原料ホッパ222、第2供給配管223、およびスクリューフィーダ224を有する。第2材料供給源221には、第2材料が貯蔵されている。第2原料ホッパ222は、第2材料供給源221から供給された第2材料が一時的に貯留される第1材料貯留部である。第2原料ホッパ222の上部には、第2材料が所定の高さまで達したか否かを検知するレベルセンサ225が設けられる。本実施形態では、第2レベルセンサ225は、第2原料ホッパ222が満杯であるか否かを検知する。
第2供給配管223は、第2材料供給源221の下端部と第2原料ホッパ222とを連結する、気力輸送用の配管である。スクリューフィーダ224は、第2原料ホッパ222の内部に貯留された第2材料を、供給量を調節しつつ計量部4へ供給する供給手段である。スクリューフィーダ224は、制御部10によりその動作が制御される。
なお、第1原料ホッパ212および第2原料ホッパ222から計量部4へと粉粒体材料を供給する供給手段12は、スクリューフィーダ214,224に限られない。第1原料ホッパ212または第2原料ホッパ222から計量部4へと粉粒体材料を供給する供給手段12は、例えば、第1原料ホッパ212または第2原料ホッパ222の底部に設けられた開閉蓋を開閉させるエアシリンダ等であってもよい。
気流発生部3は、吸引ブロワ31、排気配管32、切替部33、微粉除去部34、およびフィルタ35を有する。吸引ブロワ31は、排気配管32の内部の気体を吸引する、気流発生装置である。なお、気流発生部3は、吸引ブロワ31によって気流を発生させる構成に限られない。気流発生部3は、例えば、真空ポンプや圧縮エアを用いたエジェクタによって気流を発生させる構成であってもよい。また、気流発生部3は、吸引により気流を発生させるものに限られず、圧送方式により気流を発生させる構成であってもよい。
排気配管32は、第1原料ホッパ212、第2原料ホッパ222、および、後述する供給ホッパ71の内部と吸引ブロワ31とを繋ぐ気流用の配管である。排気配管32は、主配管321、第1排気配管322、第2排気配管323および第3排気配管324を有する。主配管321は、吸引ブロワ31と切替部33とを接続する。第1排気配管322は、第1原料ホッパ212の内部と切替部33とを接続する。第2排気配管323は、第2原料ホッパ222の内部と切替部33とを接続する。また、第3排気配管324は、供給ホッパ71の内部と切替部33とを接続する。
切替部33は、主配管321と各排気配管322〜324との接続状態を切り替える、流路切り替え装置である。切替部33は、主配管321と接続される排気口と、各排気配管322〜324とそれぞれ接続される3つの吸気口とを有する。切替部33は、制御部10からの指令に従って、主配管321と各排気配管322〜324との連通を遮断する、あるいは、主配管321と排気配管322〜324のいずれかとを連通させる。
主配管321には、微粉除去部34およびフィルタ35が介挿されている。これにより、各排気配管322〜324から主配管321に流入した気体中に含まれる微粉等の固形成分や揮発性成分の一部が除去される。したがって、吸引ブロワ31にこれらの成分が付着するのが抑制される。
吸引ブロワ31を駆動させ、切替部33が主配管321と第1排気配管322とを連通させると、第1原料ホッパ212内の気体が第1排気配管322、切替部33および主配管321を介して吸引ブロワ31へと吸引される。そして、第1材料供給源211から第1供給配管213を通って第1原料ホッパ212内へと向かう気流が発生する。これにより、第1材料供給源211に貯蔵されている第1材料が、第1供給配管213を介して第1原料ホッパ212へと供給される。そして、制御部10がスクリューフィーダ214を駆動させると、第1原料ホッパ212内に貯留された第1材料が、計量ホッパ41へと供給される。
また、吸引ブロワ31を駆動させ、切替部33が主配管321と第2排気配管323とを連通させると、第2原料ホッパ222内の気体が第2排気配管323、切替部33および主配管321を介して吸引ブロワ31へと吸引される。そして、第2材料供給源221から第2供給配管223を通って第2原料ホッパ222内へと向かう気流が発生する。これにより、第2材料供給源221に貯蔵されている第2材料が、第2供給配管223を介して第2原料ホッパ222へと供給される。そして、制御部10がスクリューフィーダ224を駆動させると、第2原料ホッパ222内に貯留された第2材料が、計量ホッパ41へと供給される。
なお、本実施形態では、2つの材料供給部21,22により供給される2種類の粉粒体材料はそれぞれ、主材および添加材であったが、本発明はこの限りではない。2種類の粉粒体材料は、主材である樹脂ペレットと、当該主材と混合するための他の種類の樹脂ペレットであってもよい。
また、本発明の計量装置100は、1種類の粉粒体材料を計量するものであってもよいし、3種類以上の粉粒体材料を計量するものであってもよい。すなわち、材料供給部2は、2つの材料供給部21,22に加えて、さらに他の材料供給部を有していてもよい。他の材料供給部は、例えば、他の種類の添加剤や、成形不良品や、スプルーおよびランナー等を粉砕した粉砕材(リサイクル材)を供給する。
計量部4は、計量ホッパ41と、重量センサ42とを有する。計量ホッパ41は、第1材料供給部21および第2材料供給部22から供給された粉粒体材料(第1材料および第2材料)を一時的に貯留する第2材料貯留部である。計量ホッパ41の下端部には、計量ホッパ41内の粉粒体材料を排出するための排出口410が設けられている。排出口410は、後述する制御部10からの指令に従って開閉する。
重量センサ42は、計量ホッパ41および計量ホッパ41の内部に貯留された粉粒体材料の重量を計量する。本実施形態の重量センサ42は、ロードセルである。しかしながら、重量センサ42は、ロードセル以外の計量機器であってもよい。
このように、材料供給部2内の流路と、気流発生部3とにより、材料供給源211,221から第1材料貯留部である第1原料ホッパ212および第2原料ホッパ222へと粉粒体材料を輸送する輸送手段11が構成される。スクリューフィーダ214,224は、それぞれ、第1材料貯留部である第1原料ホッパ212および第2原料ホッパ222から第2材料貯留部である計量ホッパ41へと粉粒体材料を供給する供給手段12を構成する。また、重量センサ42は、第2材料貯留部である計量ホッパ41に貯留された粉粒体材料を計量する計量手段を構成する。
そして、第1材料貯留部である第1原料ホッパ212および第2原料ホッパ222と、第2材料貯留部である計量ホッパ41と、輸送手段11と、供給手段12と、計量手段である重量センサ42と、各部を制御する制御部10とにより、本発明の計量装置100が構成される。
撹拌装置5は、計量部4の下方に配置される。計量ホッパ41の排出口410が開放されると、計量ホッパ41内に貯留された粉粒体材料が、撹拌装置5内へと排出される。撹拌装置5は、内部にモータ(図示せず)によって回転駆動される撹拌翼51が配置されている。撹拌翼51を駆動すると、計量ホッパ41から供給された第1材料および第2材料が撹拌され、均一に混合される。また、撹拌装置5の下部には、内部に貯留された粉粒体材料を排出するために、開閉可能な排出口52が設けられている。
輸送部6は、撹拌装置5から粉粒体輸送先7へと粉粒体を輸送するための部位である。輸送部6は、輸送用ホッパ61と、輸送配管62とを有する。輸送用ホッパ61は、撹拌装置5の下方に配置される。撹拌装置5の排出口52が開放されると、撹拌装置5の内部に貯留された粉粒体が、輸送用ホッパ61内へ排出される。
輸送配管62は、輸送用ホッパ61から粉粒体輸送先7へと粉粒体を輸送するための輸送配管である。輸送配管62の一端は、輸送用ホッパ61の下端部と接続されている。また、輸送配管62の他端は、粉粒体輸送先7の後述する供給ホッパ71と接続されている。
粉粒体輸送先7は、供給ホッパ71および成形機72を有する。供給ホッパ71は、輸送配管62を介して輸送された粉粒体材料を成形機72へ供給するための一時貯留部である。本実施形態の成形機72は、当該粉粒体を材料として射出成形を行う射出成形機である。
このような構成により、吸引ブロワ31を駆動させ、切替部33が主配管321と第3排気配管324とを連通させると、供給ホッパ71内の気体が第3排気配管324、切替部33および主配管321を介して吸引ブロワ31へと吸引される。そして、供給ホッパ71内が減圧されることにより、輸送用ホッパ61から輸送配管62を介して供給ホッパ71へ向かう気流が発生する。これにより、輸送用ホッパ61の内部に貯留された粉粒体材料が輸送配管62を通って供給ホッパ71へと輸送される。供給ホッパ71に輸送された粉粒体材料は、成形機72において用いられる。
なお、本実施形態では、撹拌装置5が輸送部6の上流側、すなわち計量部4側に配置された。しかしながら、撹拌装置5は輸送部6の下流側、すなわち粉粒体輸送先7側に配置されてもよい。また、粉粒体輸送先7に含まれる装置は、射出成形機72に限られない。粉粒体輸送先7には、射出成形機72に代えて、押出成形機、ブロー成形機または圧縮成形機などの他の成形装置や、乾燥機等の他の粉粒体処理装置であってもよい。
制御部10は、粉粒体輸送システム1の各部を制御する。図2は、粉粒体輸送システムの電気的構成を示すブロック図である。制御部10は、CPU、RAMおよびROMなどを含むコンピュータからなる。なお、制御部10は、マイクロコンピュータにより構成されてもよい。
制御部10は、原料レベル取得部101と、質量信号取得部102と、指令信号取得部103と、動作制御部104と、残必要供給量算出部105とを有する。制御部10の各部101〜105は、CPUによるプログラム処理によってソフトウェア的に実現される機能処理部である。
原料レベル取得部101には、第1レベルセンサ215および第2レベルセンサ225から、レベル信号が入力される。具体的には、第1原料ホッパ212内の粉粒体材料が第1レベルセンサ215が設けられた高さに達すると、満杯状態であることを示す第1レベル信号S215が原料レベル取得部101に入力される。また、第2原料ホッパ222内の粉粒体材料が第2レベルセンサ225が設けられた高さに達すると、満杯状態であることを示す第2レベル信号S224が原料レベル取得部101に入力される。
質量信号取得部102には、重量センサ42から、計量ホッパ41の内容物と計量ホッパ41自体との合計重量に対応する質量信号S42が入力される。質量信号取得部102は、予め取得した計量ホッパ41内が空の状態における質量信号S42と、現在の質量信号S42とに基づいて、計量ホッパ41内に収容された粉粒体材料の重量Δmを算出する。
指令信号取得部103には、計量装置100の外部の成形機72から指令信号S72が入力される。なお、指令信号S72は、成形機72から入力されるのではなく、制御部10に対してオペレータが入力するものであってもよい。本実施形態の指令信号S72は、成形機72における成形終了までの残り成形回数または残り必要材料重量を予告する終了予告情報である。
動作制御部104は、輸送手段11、供給手段12および撹拌装置5の動作を制御する。具体的には、動作制御部104は、気流発生部3の吸引ブロワ31および切替部33と、供給手段12のスクリューフィーダ214,224と、計量ホッパ41の排出口410と、排出口52を含む撹拌装置5との動作を制御する。
残必要供給量算出部105は、指令信号取得部103に入力された指令信号S72に基づいて、成形機72の成形終了までに粉粒体輸送先7へ輸送すべき残必要供給量Mrを算出する。
<1−2.計量部における動作>
次に、計量部4における計量動作について、図3〜図5を参照しつつ説明する。図3は、計量部4における計量工程の流れを示すフローチャートである。図4は、図3の計量工程に含まれる初期輸送工程の詳細な流れを示すフローチャートである。図5は、図3の計量工程に含まれる第1材料の計量工程の詳細な流れを示すフローチャートである。
この粉粒体輸送システム1では、所定量の粉粒体材料を計量部4で計量し、撹拌装置5で撹拌および混合する。その後、粉粒体輸送先7に対して撹拌した粉粒体材料を供給する動作を繰り返し行う。計量部4において行われる1回の計量動作を「1バッチ」と称する。以下では、1バッチで計量する粉粒体材料の重量をMBと称する。また、粉粒体輸送先7に供給する粉粒体材料に含まれる第1材料の割合をr1、粉粒体輸送先7に供給する粉粒体材料に含まれる第2材料の割合をr2とする。また、第1原料ホッパ212が満杯である場合に第1原料ホッパ212内に貯留される第1材料の重量を最大仕込量Q1、第2原料ホッパ222が満杯である場合に第2原料ホッパ222内に貯留される第2材料の重量を最大仕込量Q2と称する。本実施形態では、最大仕込量Q1および最大仕込量Q2は、共に、予め既知であるものとする。
粉粒体輸送先7に粉粒体材料を供給する場合、まず、全ての原料ホッパ212,222に対して満杯まで粉粒体材料を供給する初期輸送工程を行う(ステップS100)。
図4に示すように、ステップS100の初期輸送工程では、制御部10は、まず、第1原料ホッパ212が満杯であるか否かを判断する(ステップS101)。具体的には、制御部10は、原料レベル取得部101に第1レベルセンサ215から第1レベル信号S215が入力されたか否かを判断することにより、第1原料ホッパ212内の第1材料が第1レベルセンサ215の高さに達しているか否かを判断する。
ステップS101において、第1原料ホッパ212が満杯でないと判断すると、動作制御部104が、第1原料ホッパ212への第1材料の輸送を行う(ステップS102)。具体的には、動作制御部104が、吸引ブロワ31を駆動させつつ、切替部33において主配管321と第1排気配管322とを連通させる。これにより、第1材料供給源211から第1原料ホッパ212内へ第1材料が輸送される。続いて、制御部10は、再びステップS101における判断を行う。
ステップS101において、制御部10が、第1原料ホッパ212が満杯であると判断すると、ステップS103へと進む。このとき、第1原料ホッパ212への材料の輸送を行っている場合、動作制御部104は、切替部33における主配管321と第1排気配管322とを遮断して、第1原料ホッパ212への第1材料の輸送を停止する。
なお、ステップS102における粉粒体材料の輸送は、間欠的に行ってもよいし、連続的に行ってもよい。例えば、間欠的に行う場合、ステップS102において主配管321と第1排気配管322との連通を所定の時間行う度に、ステップS101における判断を行うようにしてもよい。また、連続的に行う場合、ステップS102における粉粒体材料の輸送をしている間、所定の期間ごとにステップS101における判断を行うようにしてもよい。
次に、制御部10は、ステップS101〜S102における第1原料ホッパ212への第1材料の輸送と同様に、第2原料ホッパ222への第2材料の輸送を行う。制御部10は、第2原料ホッパ222が満杯であるか否かを判断する(ステップS103)。具体的には、制御部10は、原料レベル取得部101に第2レベルセンサ225から第2レベル信号S225が入力されたか否かを判断することにより、第2原料ホッパ222内の第2材料が第2レベルセンサ225の高さに達しているか否かを判断する。
ステップS103において、第2原料ホッパ222が満杯でないと判断すると、動作制御部104が、第2原料ホッパ222への第2材料の輸送を行う(ステップS104)。具体的には、動作制御部104が、吸引ブロワ31を駆動させつつ、切替部33において主配管321と第2排気配管323とを連通させる。これにより、第2材料供給源221から第2原料ホッパ222内へ第2材料が輸送される。続いて、制御部10は、再びステップS103における判断を行う。
ステップS103において、制御部10が、第2原料ホッパ222が満杯であると判断すると、制御部10は、初期輸送工程S100を終了し、ステップS200の第1材料計量工程へと進む。なお、このとき、第2原料ホッパ222への材料の輸送を行っている場合、動作制御部104は、切替部33における主配管321と第2排気配管323とを遮断して、第2原料ホッパ222への材料の輸送を停止する。以上により、ステップS100における初期輸送工程が完了する。
ステップS100における初期輸送工程が完了すると、続いて、制御部10は、第1材料の計量工程(ステップS200)および第2材料の計量工程(ステップS300)を行う。ステップS200では、1バッチあたりの第1材料の重量であるr1*MBの第1材料が、第1原料ホッパ212から計量ホッパ41に供給される。また、ステップS300では、1バッチあたりの第2材料の重量であるr2*MBの第2材料が、第2原料ホッパ222から計量ホッパ41に供給される。ステップS200およびステップS300における詳細な工程については、後述する。
制御部10は、計量ホッパ41内に貯留されたr1*MBの第1材料と、r2*MBの第2材料とを、撹拌装置5へと排出させる(ステップS400)。撹拌装置5へ排出された第1材料および第2材料は、撹拌装置5において撹拌され、所望の割合で第1材料と第2材料とが混合されたMBの混合材料となる。その後、当該混合材料は、輸送部6を介して粉粒体輸送先7の供給ホッパ71へと輸送される。
ステップS400において計量ホッパ41から粉粒体材料が排出されると、制御部10は、指令信号取得部103に成形機72から指令信号S72が入力されているか否かを判断する(ステップS500)。
ステップS500において、指令信号S72が入力されていないと判断すると、制御部10は、ステップS200へ戻り、ステップS200〜S400における第1材料および第2材料の供給・計量および排出を行う。
一方、ステップS500において、制御部10が指令信号取得部103に指令信号S72が入力されていると判断すると、残必要供給量算出部105は、成形機72の成形終了までに粉粒体輸送先7へ輸送すべき残必要供給量Mrを算出する(ステップS600)。本実施形態における指令信号S72は、具体的には、成形機72における成形終了までの残り成形回数または残り必要材料重量を予告する終了予告情報である。
具体的には、指令信号S72の入力後初めてのステップS600では、指令信号S72に基づいて残必要供給量Mrを算出する。例えば、指令信号S72が残り成形回数である場合、成形機72において1回の成形に使用する粉粒体材料の重量と、当該残り成形回数とから、残必要供給量Mrを算出する。また、指令信号S72が残り必要材料重量である場合、当該重量を残必要供給量Mrとする。
また、指令信号S72の入力後2回目以降のステップS600では、前回のステップS500で求めた残必要供給量Mrから、1バッチあたり計量ホッパ41から排出される1バッチ量MBを減ずる。すなわち、(Mr−MB)を新たなMrとして更新する。
ステップS600に続いて、制御部10は、残必要供給量Mrが0以下であるか否かを判断する(ステップS700)。ステップS500において、残必要供給量Mrが0よりも大きいと判断すると、制御部10は、ステップS200へ戻り、各材料の計量を行う。一方、ステップS500において、残必要供給量Mrが0以下であると判断すると、制御部10は、計量装置100における計量工程を終了する。
続いて、ステップS200における第1材料の計量工程について、以下に詳細な流れを説明する。なお、ステップS300における第2材料の計量工程は、ステップS200における第1材料の計量工程と同様であるため、説明を省略する。
第1材料の計量工程では、まず、制御部10が、第1原料ホッパ212が満杯であるか否かを判断する(ステップS201)。具体的には、原料レベル取得部101に第1レベルセンサ215から第1レベル信号S215が入力されたか否かを判断する。
ステップS201において、第1原料ホッパ212が満杯であると判断すると、制御部10は、ステップS205における計量ホッパ41への第1材料の供給を開始する。
また、ステップS201において、第1原料ホッパ212が満杯でないと判断すると、制御部10は、指令信号取得部103に残必要供給量Mrが算出されているか否かを判断する(ステップS202)。なお、ステップS202において「残必要供給量Mrが算出されたか否か」は、ステップS500において指令信号S72が入力されたと判断され、残必要供給量算出部105によって残必要供給量Mrが算出されたことを意味する。
ステップS202において、制御部10が残必要供給量Mrが未算出であると判断すると、動作制御部104は、第1原料ホッパ212への材料の輸送を行う(ステップS204)。具体的には、動作制御部104が、吸引ブロワ31を駆動させつつ、切替部33において主配管321と第1排気配管322とを連通させる。これにより、第1材料供給源211から第1原料ホッパ212内へ第1材料が輸送される。続いて、制御部10は、第1原料ホッパ212への再びステップS201における判断を行う。そして、第1原料ホッパ212が満杯になるまで、ステップS202、ステップS204およびステップS201を繰り返す。
一方、ステップS202において、残必要供給量Mrが算出済であると判断すると、制御部10は、第1材料の残必要供給量r1*Mrが第1原料ホッパ212の最大仕込量Q1以下であるか否かを判断する(ステップS203)。
ステップS203において、第1材料の残必要供給量r1*Mrが第1原料ホッパ212の最大仕込量Q1よりも大きいと判断すると、制御部10は、ステップS204へ進み、動作制御部104による第1原料ホッパ212への材料の輸送を行う。そして、第1原料ホッパ212が満杯に達するまで、ステップS201、ステップS202、ステップS203およびステップS204を繰り返す。その後、原料ホッパ212が満杯に達すると、ステップS201からステップS205へと進む。
ステップS203において、第1材料の残必要供給量r1*Mrが第1原料ホッパ212の最大仕込量Q1以下であると判断すると、制御部10は、ステップS205へと進む。
ステップS205では、動作制御部104がスクリューフィーダ214を駆動させて、第1原料ホッパ212から計量ホッパ41への第1材料の供給を行う。そして、第1材料供給開始とともに、制御部10は、質量信号取得部102に重量センサ42から入力される粉粒体材料の重量Δmを監視する。具体的には、制御部10は、現在の重量Δmと第1材料の供給開始前の重量Δmとの差分から、現在の第1材料の重量Δm1を算出する。そして、制御部10は、第1材料の重量Δm1が1バッチあたりの第1材料必要量r1*MBであるか否かを判断する(ステップS206)。
ステップS206において、第1材料の重量Δm1が1バッチあたりの第1材料必要量r1*MBとなっていないと判断すると、ステップS205へと戻り、第1材料の供給を継続する。
一方、ステップS206において、第1材料の重量Δm1が1バッチあたりの第1材料必要量r1*MBとなったと判断すると、第1材料の供給を停止し、ステップS200における第1材料の計量工程を終了する。なお、ステップS206において、第1材料の重量Δm1がr1*MBよりも大きくなったと判断すると、ステップS200における第1材料の計量工程を即時に終了するとともに、第1材料の重量Δm1が所定の許容範囲内であるか否かを判断し、超過量が所定の許容誤差εを越えた場合には、エラーメッセージを表示する等の警告動作を行うようにしてもよい。
なお、ステップS205における第1材料の供給は、間欠的に行ってもよいし、連続的に行ってもよい。例えば、間欠的に行う場合、所定時間スクリューフィーダ214を駆動させて停止し、ステップS206における判断を行うようにしてもよい。また、連続的に行う場合、ステップS205における第1材料の供給をしている間、所定の期間ごとにステップS206における判断を行うようにしてもよい。
上記の手順で第1材料の供給を行うことにより、成形機72から指令信号S72が入力されて残必要供給量Mrが算出された後に、成形停止までに必要な分量を超える第1材料が第1原料ホッパ212へと輸送されない。また、ステップS300における第2材料の供給工程も同様であるため、成形機72から指令信号S72が入力されて残必要供給量Mrが算出された後に、成形停止までに必要な分量を超える第2材料が第2原料ホッパ222へと輸送されない。したがって、計量装置100の各部への粉粒体材料の残留を抑制できる。
なお、第1材料の残必要供給量r1*Mrは、第1原料ホッパ212から計量ホッパ41へと第1材料が供給された分量減算されて更新される。この場合、ステップS205において現在の第1材料の重量Δm1の算出と同時に、ステップS205の開始前のr1*Mrから現在の第1材料の重量Δm1を減算した値を現在の第1材料の残必要供給量r1*Mrとして算出されてもよい。また、ステップS200の終了時に、ステップS205の開始前のr1*Mrから1バッチあたりの第1材料必要量r1*MBを減算した値を新たな第1材料の残必要供給量r1*Mrとして更新してもよい。
<2.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
図6は、一変形例に係る計量装置の電気的構成を示すブロック図である。図7は、図6の例の粉粒体搬送装置における第1材料の供給工程(ステップS200)の流れを示したフローチャートである。上記の実施例では、原料ホッパ212,222の最大仕込量Q1,Q2が既知であった。しかしながら、粉粒体材料の種類が異なると、その密度も異なる。したがって、最大仕込量Q1,Q2は重量で判断するため、レベルセンサ215,225の高さを用いて満杯の判断すると、満杯時における最大仕込量Q1,Q2は粉粒体材料の種類によって異なる。
そこで、図6の例の計量装置では、図7に示すように、第1材料の供給工程を行いつつ、最大仕込量Q1を推定するための第1材料の計量工程(ステップS200)を行う。図6の例の計量装置において、制御部10は、原料レベル取得部101と、質量信号取得部102と、指令信号取得部103と、動作制御部104と、残必要供給量算出部105と、仕込量算出部106とを有する。制御部10の各部101〜106は、CPUによるプログラム処理によってソフトウェア的に実現される機能処理部である。
仕込量算出部106は、重量センサ42から入力される質量信号S42と、レベルセンサ215,225から入力されるレベル信号S215,S225に基づいて、原料ホッパ212,222の最大貯留量である最大仕込量を算出する。なお、図7におけるステップS201〜ステップS206は、上記の実施形態におけるステップS201〜ステップS206と同様であるため、その説明を省略する。
図6および図7の例では、計量工程を始める前の初期設定において、仕込量算出部106において、最大仕込量Q1は、Q1=0に設定されているとともに、最大仕込量Q1が確定していない旨が設定される。このように、制御部10の仕込量算出部106内には、Q1の値とは別に、最大仕込量Q1が確定しているか否かが記憶される。
第1材料の供給工程S200が開始されると、まず、制御部10は第1原料ホッパ212の最大仕込量Q1が確定しているか否かを判断する(ステップS207)。ステップS207において、制御部10は、最大仕込量Q1が確定していないと判断すると、ステップS208へと進む。初期段階では、最大仕込量Q1は確定していないので、最大仕込量Q1の確定までは、ステップS208へと進むこととなる。
ステップS208では、ステップS205と同様に、動作制御部104がスクリューフィーダ214を駆動させて、第1原料ホッパ212から計量ホッパ41への第1材料の供給を行う。そして、第1材料供給開始とともに、制御部10は、質量信号取得部102に重量センサ42から入力される粉粒体材料の重量Δmを監視する。具体的には、制御部10は、現在の重量Δmと第1材料の供給開始前の重量Δmとの差分から、現在の第1材料の重量Δm1を算出する。
ステップS208における第1材料の供給を行いながら、制御部10は、第1原料ホッパ212内が空になり、第1材料が不足していないか否かを判断する(ステップS209)。なお、当該判断は、第1原料ホッパ212に空杯を検知するセンサを設けて、当該センサからの信号に基づいて行ってもよい。また、当該判断は、スクリューフィーダ214が駆動しているにも関わらず、所定の時間経過しても重量センサ42から入力される重量Δmが増加しない場合に、第1材料が不足していると判断することとしてもよい。
ステップS209において第1材料が不足していないと判断した場合、制御部10は、第1材料の重量Δm1が1バッチあたりの第1材料必要量r1*MBであるか否かを判断する(ステップS210)。
ステップS210において、第1材料の重量Δm1が1バッチあたりの第1材料必要量r1*MBとなっていないと判断すると、ステップS208へと戻り、第1材料の供給を継続する。
一方、ステップS206において、第1材料の重量Δm1が1バッチあたりの第1材料必要量r1*MBとなったと制御部10が判断すると、第1材料の供給を停止し、仕込量算出部106は、最大仕込量Q1の値を、それまでのQ1の値に、計量ホッパ41に供給した第1材料の重量Δm1を加算した値Q1+Δm1に変更する(ステップS211)。そして、制御部10は、ステップS200における第1材料の計量工程を終了する。
なお、ステップS210においても、ステップS206と同様、第1材料の重量Δm1がr1*MBよりも大きくなった場合に、超過量が所定の許容誤差を越えた場合には、エラーメッセージを表示する等の警告動作を行うようにしてもよい。
このように、最大仕込量Q1が確定していない場合、1バッチ分の第1材料の供給が終了する度に、計量ホッパ41へ供給した第1材料の重量を最大仕込量Q1の値に加算していく。
一方、ステップS209において第1材料が不足していると制御部10が判断した場合、仕込量算出部106は、まず、最大仕込量Q1の値を、それまでのQ1の値に、計量ホッパ41に供給した第1材料の重量Δm1を加算した値Q1+Δm1に変更する(ステップS212)。これにより、最大仕込量Q1の値は、第1原料ホッパ212が空になるまでの間に計量ホッパ41へ供給した第1材料の重量の合計となる。そして、制御部10は、最大仕込量Q1の値を確定する(ステップS213)。
その後、制御部10は、動作制御部104に第1原料ホッパ212への材料の輸送を開始させて(ステップS214)、ステップS201へと進む。これにより、最大仕込量Q1が確定している場合の従来の工程であるステップS201〜ステップS206へと進む。
また、ステップS200における第1材料の供給工程が開始された際に最大仕込量Q1が確定している場合、ステップS207において、制御部10は、上記の実施形態と同様に、ステップS201〜ステップS206を行う。
図6および図7の例のように、第1材料の供給工程S200が、ステップS207〜ステップS214に示すような、最大仕込量Q1を確定させるための工程を有していてもよい。なお、第2材料の供給工程S300も同様の工程を有していてもよい。また、第1原料ホッパ212の最大仕込量Q1と第2原料ホッパ222の最大仕込量Q2の一方が既知で、他方のが不明である場合、他方の原料ホッパについての供給工程のみが、図6および図7の例のように最大仕込量Q1を確定させるための工程を有していてもよい。
図8は、他の変形例に係る第1材料の供給工程(ステップS200)の流れを示したフローチャートである。図8の例の第1材料の供給工程におけるステップS201〜ステップS206は、上記の実施例のステップS201〜ステップS206と同様である。図8の例では、制御部10は、ステップS205の後、かつ、ステップS206の前に、ステップS215を実行する。
図8の例の第1材料の供給工程では、まず、上記の実施例と同様、ステップS201〜ステップS204により、第1原料ホッパ212の内部に貯留される第1材料を、満杯とするか、あるいは、第1材料の残必要供給量r1*Mrとする。
その後、ステップS205では、動作制御部104がスクリューフィーダ214を駆動させて、第1原料ホッパ212から計量ホッパ41への第1材料の供給を行う。そして、第1材料供給開始とともに、制御部10は、質量信号取得部102に重量センサ42から入力される粉粒体材料の重量Δmを監視する。具体的には、制御部10は、現在の重量Δmと第1材料の供給開始前の重量Δmとの差分から、現在の第1材料の重量Δm1を算出する。同時に、ステップS205の開始前のr1*Mrから現在の第1材料の重量Δm1を減算した値を現在の第1材料の残必要供給量r1*Mrとして算出する。これにより、第1原料ホッパ212から計量ホッパ41への第1材料の供給を行っている間、第1材料の残必要供給量r1*Mrが順次更新される。
そして、制御部10は、Mrが算出済である場合、第1材料の残必要供給量r1*Mrから現在の第1材料の重量Δm1を減算した値(r1*Mr−Δm1)が第1原料ホッパ212の最大仕込量Q1以下となったか否かを判断する(ステップS215)。なお、Mrが未算出である場合、制御部10は、ステップS215を行うことなく、ステップS206へと進む。
ステップS215において、第1材料の残必要供給量r1*Mrが第1原料ホッパ212の最大仕込量Q1よりも大きいと判断すると、制御部10は、ステップS206へと進む。
一方、ステップS215において、第1材料の残必要供給量r1*Mrが第1原料ホッパ212の最大仕込量Q1以下であると判断すると、制御部10は、ステップS800へと進む。図9は、ステップS800の流れを示したフローチャートである。
図9に示すように、ステップS800では、まず、第1原料ホッパ212から計量ホッパ41への第1材料の供給を継続して行っている場合、動作制御部104は、第1材料の供給を停止する(ステップS801)。続いて、制御部10は、第1原料ホッパ212が満杯であるか否かを判断する(ステップS802)。
ステップS802において、第1原料ホッパ212が満杯でないと判断すると、動作制御部104が、第1原料ホッパ212への第1材料の輸送を行う(ステップS803)。続いて、制御部10は、再びステップS802における判断を行う。そして、第1原料ホッパ212が満杯になるまでステップS802およびステップS803を繰り返す。
ステップS802において、制御部10が、第1原料ホッパ212が満杯であると判断すると、ステップS804へと進む。このとき、第1原料ホッパ212への材料の輸送を行っている場合、動作制御部104は、第1原料ホッパ212への第1材料の輸送を停止する。
そして、制御部10は、中断していた第1原料ホッパ212から計量ホッパ41への第1材料の供給を再開する(ステップS804)。このとき、ステップS205と同様に、制御部10は、質量信号取得部102に重量センサ42から入力される粉粒体材料の重量Δmを監視する。そして、第1材料の重量Δm1と第1材料の残必要供給量r1*Mrとを順次更新する。
続いて、制御部10は、第1材料の重量Δm1が1バッチあたりの第1材料必要量r1*MBであるか否かを判断する(ステップS805)。ステップS805において、第1材料の重量Δm1が1バッチあたりの第1材料必要量r1*MBとなっていないと判断すると、ステップS205へと戻り、第1材料の供給を継続する。
一方、ステップS805において、第1材料の重量Δm1が1バッチあたりの第1材料必要量r1*MBとなったと判断すると、第1材料の供給を停止し、ステップS800およびステップS200における第1材料の計量工程を終了する。なお、ステップS805においても、ステップS206およびステップS210と同様、第1材料の重量Δm1がr1*MBよりも大きくなった場合に、超過量が所定の許容誤差を越えた場合には、エラーメッセージを表示する等の警告動作を行うようにしてもよい。
図8の例では、第1原料ホッパ212から計量ホッパ41への第1材料の供給を行っている途中で、第1材料の残必要供給量r1*Mrが第1原料ホッパ212の最大仕込量Q1に達した時点で、第1原料ホッパ212を満杯とする。これにより、第1原料ホッパ212に、必要な第1材料の丁度ぴったりの量を供給できる。したがって、第1原料ホッパ212内への粉粒体材料の残留を最大限抑制できる。
なお、ステップS215において、第1材料の残必要供給量r1*MrがQ1+e以下であるか否かを判断するようにしてもよい。Q1+eは、第1原料ホッパ212の最大仕込量Q1よりも僅かに大きい値である。このようにすれば、第1原料ホッパ212に、必要な第1材料の丁度ぴったりの量よりも僅かに多い量の第1材料が供給される。これにより、計量誤差等によって計量ホッパ41へ供給する第1材料が不足するのを抑制できる。
図10は、他の変形例に係る第1材料の供給工程(ステップS200)の流れを示したフローチャートである。図10の例では、図6の例のようにステップS207〜ステップS214に示す最大仕込量Q1を確定させるための工程を有しているとともに、図8の例のようにステップS215およびステップS800(図9参照)に示す第1材料の供給量の微調整を行うための工程を有している。このように、種々の工程を組み合わせてもよい。
また、上記の実施形態では、ステップS600において算出される残必要供給量Mrは、ステップS600を実行する時点において成形機72の成形終了までに粉粒体輸送先7へ輸送すべき粉粒体の量であった。しかしながら、ステップS600において、当該粉粒体の量から、撹拌装置5、輸送部6および供給ホッパ71を含む計量装置5以降のラインに含まれる粉粒体の重量を差し引いて、残必要供給量Mrを算出してもよい。このようにすれば、計量装置4の下流側においても、粉粒体輸送装置1内に残留する粉粒体の量を抑制できる。
また、上記の実施形態および変形例は、2種類の粉粒体材料を計量するものであった。しかしながら、本発明の計量装置は、1種類の粉粒体材料を計量するものであってもよいし、3種類以上の粉粒体材料を計量するものであってもよい。
また、計量装置および粉粒体搬送システムの細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。
また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。